3.1.4. Анализ каскада ои в области нижних частот
В
этой области частот можно не учитывать
действие малых паразитных емкостей
транзистора (
),
а действие конденсатора
можно учесть, если в окончательное
выражение вместо
подставить
.
Таким образом, схема рис. 3.4 примет вид,
показанный на рис. 3.7 (после преобразования
источника тока в источник напряжения
).
Как видно из рис.
3.7, выходное напряжение
,
где
.
Напряжение между
затвором и истоком
– это разность двух напряжений –
на затворе и на истоке, т.е.
.
Эти напряжения определяются соответственно
из входного и выходного контуров:
;
.
В
выражение
вместо
подставим его значение, выраженное
через
и
,
и решим получившееся уравнение
относительно
:
;
,
где
.
Поскольку
,
функция передачи в области нижних частот
будет иметь следующий вид:
,
где
.
Чтобы
учесть влияние
на функцию передачи каскада, необходимо
в выражение
вместо
подставить
:
;
.
(3.4)
В
области средних и верхних частот
и
,
тогда как на частотах, близких к нулю,
и
,
т.е. блокирующий конденсатор привносит дополнительные частотные искажения в области нижних частот, но увеличивает коэффициент усиления в области средних частот.
3.1.5. Анализ каскада ои в области верхних частот
В
области верхних частот разделительный
и блокирующий конденсаторы обеспечивают
близкие к нулю сопротивления (
),
поэтому эквивалентная схема рис. 3.4
принимает вид, показанный на рис. 3.8, где
учтено, что интересующая нас функция
передачи определена как отношение
выходного напряжения
к входному
,
а не к
.
Запишем уравнение Кирхгофа для узла С:
,
где
и
– проводимости.
Решим
это уравнение относительно неизвестной
,
учитывая, что здесь
:
.
Пренебрегая
в числителе составляющей
,
функцию передачи каскада в области
верхних частот представим в окончательном
виде
,
(3.5)
где
.
Входная
емкость каскада со стороны затвора
транзистора
,
как видно из рис. 3.8, состоит из
и емкости
,
умноженной на некоторый коэффициент.
Чтобы определить эту вторую составляющую
входной емкости, найдем значение тока,
протекающего через
:
или
.
С
достаточной степенью точности при
определении
можно считать
(
– коэффициент усиления в области средних
частот).
Таким образом, входная емкость рассматриваемого каскада
значительно
больше межэлектродных емкостей
транзистора (необходимо помнить,
что
),
а выходная емкость
,
как видно из рис. 3.8, равна сумме
межэлектродных емкостей транзистора:
.
3.1.6. Амплитудно-частотная характеристики каскада ои
Функцию передачи каскада на полевом транзисторе в широком диапазоне частот можно записать в таком виде:
,
(3.6)
г
де
,
– низкочастотные постоянные времени
цепей конденсаторов
и
;
–высокочастотная
постоянная времени. Амплитудно-частотная
характеристика каскада имеет вид,
показанный на рис. 3.9. Спад АЧХ в области
верхних частот объясняется действием
емкостей
,
,
(с увеличением частоты сигнала
сопротивления емкостей уменьшаются, и
генератор тока
,
который поставляет сигнал на выход
каскада, в большей мере шунтируется
этими емкостями), а в области нижних
частот – действием разделительного
и блокирующего
конденсаторов (с уменьшением частоты
сигнала сопротивления конденсаторов
и
возрастают, в результате чего управляющее
напряжение между затвором и истоком
уменьшается, что приводит к уменьшению
выходного напряжения и коэффициента
усиления).